淺析摩擦力的方向

鄭佳

摘 要：初中物理力學是難點也是重點，而解決摩擦力的問題尤為關鍵。摩擦力方向的判斷，是初中物理的一個難點。對于剛接觸初中物理的初二學生來說，在學習這部分內容時，絕大多數學生雖然對摩擦力的概念能理解，但碰到具體關于摩擦力方向問題往往一籌莫展。下面來談一談自己判斷摩擦力方向的一點體會。

關鍵詞：摩擦力 方向 相對運動

一、定義法

滑動摩擦力方向：用“定義法”分析滑動摩擦力的方向關鍵是在于區分“運動方向”和“相對運動方向”這兩個概念。我們所說“運動方向”是物體相對于“地面”而言的，而相對運動方向是物體相對于“施加摩擦力的物體”而言的。清楚了這兩個概念，那我們就掌握了解題要領……

例1：如圖，在勻速順時針轉動的輸送帶上，將一袋大米以初速度為零輕輕放在傳送帶上，試分析米袋在水平方向受到的摩擦力的方向。

錯解：米袋放在傳送帶時后，將在滑動摩擦力的帶動下相對地面向右運動，則物體受到的摩擦力方向向左。

錯解分析：米袋向右運動是對的（以地面為參考系），但米袋相對傳送帶（以A點為參考點）的運動方向是向左的（而不是相對地面，與地面無任何關系），所以受到的摩擦力的方向是向右的。錯誤的原因是錯把運動方向當成了相對運動方向。

下面我們用“定義法”來解決這個問題，可以分這么三步走：

（1）應該明確受力物體和施力物體。

（2）明確受力物體相對施力物體的相對運動方向，而不是受力物體相對地面或其他的參考系，這點是非常重要的。因為摩擦力是發生在受力物體施力物體之間，與任何其他物體無關，這是學生常犯的錯誤，尤其老是以地面為參考系，判斷物體相對于地面的方向。

（3）摩擦力的方向和第二步判斷出的相對運動的方向相反。

其中（2）應該是最重要的一步，當然也是最難的一步。如上例，學生就是在這點上常犯錯誤。

正確解答：第一步，因為分析的是米袋和傳送帶之間的摩擦力，所以受力物體是米袋，施力物體是傳送帶（而不是地面）；第二步，分析米袋相對于傳送帶運動的方向（以A點為參考點）向左。第三步，摩擦力的方向和相對運動方向相反向右。

靜摩擦力：對于靜摩擦力，判斷的方法仍然遵守上面的三個步驟，只是將判斷“相對運動方向”改為“相對運動趨勢”。誠然，要搞清楚這個運動趨勢還是不容易的，我們可以用假設法，假設接觸面光滑沒有摩擦力，看物體的相對運動方向，由此判定相對運動趨勢的方向[1]。

例2：如圖所示，疊在一起的物體A和B，在大小為F的力的作用下，AB一起同時沿水平面作勻速直線運動，試分析物體B受到A的摩擦力的方向。

錯解：物體B有向右運動的趨勢，所以受到的摩擦力的方向是向左的。

錯解方向：物體B有向右運動的趨勢不假，但這個相對運動趨勢是相對于地面的，不是相對A的。而問題是讓我們分析A和B之間的摩擦力，應該分析B相對A的相對運動趨勢方向。

正確解答：第一步，因為分析的是A和B之間的摩擦力，所以受力物體是B，施力物體是A（而不是地面）。第二步，分析B相對A的相對運動趨勢方向。假設A和B沒有摩擦力，則A應該相對B向右滑動，所以A相對B有向右運動的趨勢，而B相對A就有向左運動的趨勢，所以B受到A的摩擦力應該是向右的。

二、二力平衡法

有時我們也可從二力平衡角度來判斷摩擦力的方向也是一種不錯的選擇。

靜摩擦力：比如例2，我們可以對B物體來進行受力分析，B物體的下表面受到地面的摩擦力為向左（把AB兩個物體看作一個整體，這個整體水平方向上受到向右的拉力F，因為它做勻速直線運動，所以受到的地面摩擦力方向為向左），因為B物體也做勻速直線運動，所以它受力也必定平衡。下表面已經受到向左的摩擦力，為了達到平衡，上表面受到A物體的摩擦力必定為右。

滑動摩擦力：例3，用彈簧測力計水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運動，如圖所示，試分析木塊與木板之間摩擦力的方向。

分析：這道題若用二力平衡法來分析就很簡單，木塊相對地面是靜止的，所以它受力必定平衡。豎直方向上重力和支持力是一對平衡力。而在水平方向上首先受到了彈簧測力計向左的拉力，為了達到平衡狀態，必定有另外一個力與之平衡。那這個力就是木塊與木板之間的摩擦力了，所以這個摩擦力方向肯定是水平向右。

總而言之，判斷摩擦力的方向，不能只根據自己的主觀或生活經驗來判斷，而應進行理性的分析，抓住關鍵，選擇恰當的方法，才能得到正確的結果。

參考文獻

[1]王琳.淺談摩擦力.科技資訊，2009，（3）.